CN115276689A - 一种动态范围可重构的接收装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种动态范围可重构的接收装置，由微波变频前端、数字接收机和综合控制模块组成，其中微波变频前端包括限幅滤波放大模块、变频模块、开关网络，数字接收机由两个单通道数字接收机组成，包括两个数字采集模块、两个数字处理模块，以及动态检测模块、数据融合处理模块。本发明通过多个变频组件和数字接收通道级联实现多路大动态接收装置，提高了数字接收机的动态范围，提升了电子系统的环境适应性。

Description

一种动态范围可重构的接收装置及方法
技术领域
本发明涉及数字接收机，尤其涉及一种动态范围可重构的接收装置及方法。
背景技术
数字接收机是电子系统重要组成部分。随着空间电磁环境日益复杂，要求接收机具有高灵敏度，另外要求适应具有强干扰的电磁环境。对接收机的动态范围提出了更高的要求。目前的数字接收机动态范围一般在40dB左右，这样的动态范围难以满足复杂电磁环境中对强信号和弱信号同时侦收的使用要求。因此，研究一种动态范围可动态重构的接收技术，对提升数字接收机的环境适应性具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提出一种动态范围可重构的接收装置及方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种动态范围可重构的接收装置，由微波变频前端、数字接收机和综合控制模块组成，其中微波变频前端包括限幅滤波放大模块、变频模块、开关网络，数字接收机由两个单通道数字接收机组成，包括两个数字采集模块、两个数字处理模块，以及动态检测模块、数据融合处理模块；
限幅滤波放大模块将接收的射频信号进行幅度限制、带通滤波和低噪声放大处理，形成有效增益约15dB的射频信号送给变频模块；变频模块包括变频组件 1和变频组件2，根据综合控制模块的变频控制码，将射频信号变到中频，输出四路中频信号IF，变频组件1输出高灵敏度中频IF1a和低灵敏度中频IF1b，变频组件2输出高灵敏度中频IF2a和低灵敏度中频IF2b；开关网络选择同一变频组件的两路中频信号，其中高灵敏度中频IF1a或IF2a输出给数字采集模块1，低灵敏度中频IF1b或IF2b输出给数字采集模块2；
两个数字采集模块将采集的AD数据分别输出给动态检测和数字处理模块；动态检测模块完成高灵敏度和低灵敏度两个支路的幅度判别，并给出超动态判别标志；两个数字处理模块根据判别标志关闭超动态的支路，并完成幅度符合动态支路的信号检测；数据融合处理模块完成两个通道测量数据的融合处理，并输出完整的测量结果；
综合控制模块完成整个接收装置的控制，具体包括微波变频、中频选择、数字接收工作模式控制。
进一步的，变频模块包括两路变频链路，一路实现-35dBm～-75dBm动态范围内的射频信号变频，另一路实现0dBm～-40dBm动态范围内的射频信号变频，每个变频链路采用二次变频方法，通过第一级本振LO1，将射频信号变至毫米波频段，再通过第二级本振LO2，将射频信号变至中频信号IF。
一种动态范围可重构的接收方法，基于所述的动态范围可重构的接收装置，实现动态范围可重构的信号接收
本发明与现有技术相比，其显著优点为：将两个动态范围较小的数字接收机拼接成一个大动态数字接收机，解决了数字接收机动态范围小、受电磁干扰影响大等问题，提高了电子系统的环境适应性。
附图说明
图1为动态可重构接收装置框图；
图2为大动态变频组件功能框图；
图3为动态拼接工作流程图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本发明在现有数字接收系统的基础上，采用双通道扩展动态范围技术，微波变频前端输出同一带宽内的两路中频信号，一路为高灵敏度，一路为低灵敏度，数字接收机同时对两路信号进行检测，选择信号幅度符合测量动态范围的信号进行测量，从而实现数字接收系统动态范围提升。
图1所示为动态可重构接收装置框图。参见图1，装置主要由微波变频前端、数字接收机和综合控制模块组成。微波变频前端包括限幅滤波放大模块、变频模块、开关网络。数字接收机包括数字采集模块、数字处理模块、动态检测模块、数据融合处理模块。
限幅滤波放大模块，将接收的射频信号进行幅度限制、带通滤波和低噪声放大处理，形成有效增益约15dB的射频信号送给变频模块。变频模块根据综合控制模块的变频控制码，将射频信号变到中频，输出四路中频信号IF。变频组件1 输出高灵敏度中频IF1a和低灵敏度中频IF1b，变频组件2输出高灵敏度中频IF2a 和低灵敏度中频IF2b。开关网络选择同一变频组件的两路中频信号(IF1a、IF1b 或IF2a、IF2b)。其中高灵敏度中频IF1a或IF2a输出给数字采集模块1，低灵敏度中频IF1b或IF2b输出给数字采集模块2。
两个数字采集模块将采集的AD数据分别输出给动态检测和数字处理模块。动态检测模块完成高灵敏度和低灵敏度两个支路的幅度判别，并给出超动态判别标志；数字处理模块根据判别标志关闭超动态的支路，并完成幅度符合动态支路的信号检测。数据融合处理模块完成两个通道测量数据的融合处理，并输出完整的测量结果。
综合控制模块完成整个接收装置的控制，具体包括微波变频、中频选择、数字接收工作模式控制。
图2所示为大动态变频组件功能框图。参见图2，大动态变频组件实现射频信号变频，一路实现-35dBm～-75dBm动态范围内的射频信号变频，另一路实现0dBm～-40dBm动态范围内的射频信号变频。变频组件采用二次变频方法，通过第一级本振LO1，将射频信号变至毫米波频段，第一中频设计为高中频可以获得较好的镜像频率抑制；再通过第二级本振LO2，将射频信号变至中频信号IF。变频组件达到约75dB的动态范围。
图3所示为动态范围可重构的接收流程图，参见图3，其实施过程如下：
步骤一、在数字接收机开机进入正常工作状态之后，综合控制模块给微波变频前端和数字接收机下发动态拼接工作方式控制指令，同时给变频组件下发变频控制，给开关网络下发中频选择控制。
步骤二、开关网络选择同一变频组件的两路中频信号，一路高灵敏度中频 IF1a或IF2a，一路低灵敏度中频IF1b或IF2b。
步骤三、数字采样模块对侦收到的两路中频信号进行采样，得到采样信号分别送数字处理模块和动态检测模块；
步骤四，在动态检测模块进行FFT运算，计算同相数据和正交数据，根据所得的同相数据和正交数据，计算各个信道的幅度，并将所得信号幅度值与判别门限进行比较；
步骤五，在数字处理模块中，如果高灵敏度支路信号幅度大于判别门限，则判为高灵敏度支路超动态，同时高灵敏度支路数字处理模块1关闭、不输出检测信息。如果高、低灵敏度支路信号幅度均小于判别门限，则数字处理1和数字处理2同时进行检测。
步骤六、根据步骤五输出的检测结果，完成数据融合处理，输出最终的测量结果。所有测量数据经数据融合处理模块完成数据融合、剔除异常值，最终输出 0dBm～-75dBm范围的测量结果。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (3)

1.一种动态范围可重构的接收装置，其特征在于，由微波变频前端、数字接收机和综合控制模块组成，其中微波变频前端包括限幅滤波放大模块、变频模块、开关网络，数字接收机由两个单通道数字接收机组成，包括两个数字采集模块、两个数字处理模块，以及动态检测模块、数据融合处理模块；
限幅滤波放大模块将接收的射频信号进行幅度限制、带通滤波和低噪声放大处理，形成有效增益约15dB的射频信号送给变频模块；变频模块包括变频组件1和变频组件2，根据综合控制模块的变频控制码，将射频信号变到中频，输出四路中频信号IF，变频组件1输出高灵敏度中频IF1a和低灵敏度中频IF1b，变频组件2输出高灵敏度中频IF2a和低灵敏度中频IF2b；开关网络选择同一变频组件的两路中频信号，其中高灵敏度中频IF1a或IF2a输出给数字采集模块1，低灵敏度中频IF1b或IF2b输出给数字采集模块2；
两个数字采集模块将采集的AD数据分别输出给动态检测和数字处理模块；动态检测模块完成高灵敏度和低灵敏度两个支路的幅度判别，并给出超动态判别标志；两个数字处理模块根据判别标志关闭超动态的支路，并完成幅度符合动态支路的信号检测；数据融合处理模块完成两个通道测量数据的融合处理，并输出完整的测量结果；
综合控制模块完成整个接收装置的控制，具体包括微波变频、中频选择、数字接收工作模式控制。
2.根据权利要求1所述的动态范围可重构的接收装置，其特征在于，变频模块包括两路变频链路，一路实现-35dBm～-75dBm动态范围内的射频信号变频，另一路实现0dBm～-40dBm动态范围内的射频信号变频，每个变频链路采用二次变频方法，通过第一级本振LO1，将射频信号变至毫米波频段，再通过第二级本振LO2，将射频信号变至中频信号IF。
3.一种动态范围可重构的接收方法，其特征在于，基于权利要求1-2任一项所述的动态范围可重构的接收装置，实现动态范围可重构的信号接收，包括如下步骤：
步骤一、在数字接收机开机进入正常工作状态之后，综合控制模块给微波变频前端和数字接收机下发动态拼接工作方式控制指令，同时给变频组件下发变频控制，给开关网络下发中频选择控制。
步骤二、开关网络选择同一变频组件的两路中频信号，一路高灵敏度中频IF1a或IF2a，一路低灵敏度中频IF1b或IF2b。
步骤三、数字采样模块对侦收到的两路中频信号进行采样，得到采样信号分别送数字处理模块和动态检测模块；
步骤四，在动态检测模块进行FFT运算，计算同相数据和正交数据，根据所得的同相数据和正交数据，计算各个信道的幅度，并将所得信号幅度值与判别门限进行比较；
步骤五，在数字处理模块中，如果高灵敏度支路信号幅度大于判别门限，则判为高灵敏度支路超动态，同时高灵敏度支路数字处理模块1关闭、不输出检测信息。如果高、低灵敏度支路信号幅度均小于判别门限，则数字处理1和数字处理2同时进行检测。
步骤六、根据步骤五输出的检测结果，完成数据融合处理，输出最终的测量结果，所有测量数据经数据融合处理模块完成数据融合、剔除异常值，最终输出0dBm～-75dBm范围的测量结果。
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